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- EMDB-44537: Human DNA polymerase theta helicase domain dimer bound to DNA in ... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-44537
タイトルHuman DNA polymerase theta helicase domain dimer bound to DNA in the microhomology aligning conformation
マップデータMap locally filtered by resolution
試料
  • 複合体: Human DNA polymerase theta helicase domain bound to stem-loop DNA with microhomology in the 3' overhang
    • 複合体: Human DNA polymerase theta helicase domain
      • タンパク質・ペプチド: DNA polymerase theta
    • 複合体: Stem-loop DNA with microhomology in the 3' overhang
      • DNA: Stem-loop DNA with microhomology in the 3' overhang
キーワードDNA repair / TMEJ / MMEJ / DNA binding protein
機能・相同性
機能・相同性情報


double-strand break repair via alternative nonhomologous end joining / HDR through MMEJ (alt-NHEJ) / single-stranded DNA helicase activity / replication fork processing / site of DNA damage / mitochondrial nucleoid / 5'-deoxyribose-5-phosphate lyase activity / somatic hypermutation of immunoglobulin genes / error-prone translesion synthesis / negative regulation of double-strand break repair via homologous recombination ...double-strand break repair via alternative nonhomologous end joining / HDR through MMEJ (alt-NHEJ) / single-stranded DNA helicase activity / replication fork processing / site of DNA damage / mitochondrial nucleoid / 5'-deoxyribose-5-phosphate lyase activity / somatic hypermutation of immunoglobulin genes / error-prone translesion synthesis / negative regulation of double-strand break repair via homologous recombination / RNA-directed DNA polymerase activity / DNA helicase activity / base-excision repair / protein homooligomerization / RNA-directed DNA polymerase / double-strand break repair / site of double-strand break / DNA helicase / damaged DNA binding / DNA-directed DNA polymerase / DNA-directed DNA polymerase activity / DNA repair / DNA damage response / chromatin binding / magnesium ion binding / Golgi apparatus / ATP hydrolysis activity / nucleoplasm / ATP binding / identical protein binding / nucleus / cytosol
類似検索 - 分子機能
: / DNA_pol_Q helicase like region helical domain / DNA polymerase theta-like, helix-turn-helix domain / Helix-turn-helix domain / DNA polymerase A / DNA polymerase family A / DNA-directed DNA polymerase, family A, conserved site / DNA polymerase family A signature. / DNA-directed DNA polymerase, family A, palm domain / DNA polymerase A domain ...: / DNA_pol_Q helicase like region helical domain / DNA polymerase theta-like, helix-turn-helix domain / Helix-turn-helix domain / DNA polymerase A / DNA polymerase family A / DNA-directed DNA polymerase, family A, conserved site / DNA polymerase family A signature. / DNA-directed DNA polymerase, family A, palm domain / DNA polymerase A domain / DEAD/DEAH box helicase domain / DEAD/DEAH box helicase / Helicase conserved C-terminal domain / helicase superfamily c-terminal domain / Superfamilies 1 and 2 helicase C-terminal domain profile. / Superfamilies 1 and 2 helicase ATP-binding type-1 domain profile. / DEAD-like helicases superfamily / Helicase, C-terminal / Helicase superfamily 1/2, ATP-binding domain / Ribonuclease H superfamily / Ribonuclease H-like superfamily / DNA/RNA polymerase superfamily / P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolase
類似検索 - ドメイン・相同性
DNA polymerase theta
類似検索 - 構成要素
生物種Homo sapiens (ヒト) / synthetic construct (人工物)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.5 Å
データ登録者Zerio CJ / Lander GC
資金援助 米国, 2件
OrganizationGrant number国
National Institutes of Health/National Cancer Institute (NIH/NCI)F32CA288144 米国
National Institutes of Health/National Center for Research Resources (NIH/NCRR)S10OD032467 米国
引用ジャーナル: Nat Struct Mol Biol / 年: 2025
タイトル: Human polymerase θ helicase positions DNA microhomologies for double-strand break repair.
著者: Christopher J Zerio / Yonghong Bai / Brian A Sosa-Alvarado / Timothy Guzi / Gabriel C Lander /
要旨: DNA double-strand breaks occur daily in all human cells and must be repaired with high fidelity to minimize genomic instability. Deficiencies in high-fidelity DNA repair by homologous recombination ...DNA double-strand breaks occur daily in all human cells and must be repaired with high fidelity to minimize genomic instability. Deficiencies in high-fidelity DNA repair by homologous recombination lead to dependence on DNA polymerase θ, which identifies DNA microhomologies in 3' single-stranded DNA overhangs and anneals them to initiate error-prone double-strand break repair. The resulting genomic instability is associated with numerous cancers, thereby making this polymerase an attractive therapeutic target. However, despite the biomedical importance of polymerase θ, the molecular details of how it initiates DNA break repair remain unclear. Here, we present cryo-electron microscopy structures of the polymerase θ helicase domain bound to microhomology-containing DNA, revealing DNA-induced rearrangements of the helicase that enable DNA repair. Our structures show that DNA-bound helicase dimers facilitate a microhomology search that positions 3' single-stranded DNA ends in proximity to align complementary bases and anneal DNA microhomology. We characterize the molecular determinants that enable the helicase domain of polymerase θ to identify and pair DNA microhomologies to initiate mutagenic DNA repair, thereby providing insight into potentially targetable interactions for therapeutic interventions.
履歴
登録2024年4月19日-
ヘッダ(付随情報) 公開2024年5月1日-
マップ公開2024年5月1日-
更新2025年3月12日-
現状2025年3月12日処理サイト: RCSB / 状態: 公開

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構造の表示

添付画像

emd_44537.png

ダウンロードとリンク

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マップ

ファイルダウンロード / ファイル: emd_44537.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 129.7 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈Map locally filtered by resolution
投影像・断面図

画像のコントロール

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明度
コントラスト
その他
軸Z (Sec.)Y (Row.)X (Col.)
0.83 Å/pix.
x 324 pix.
= 269.892 Å		0.83 Å/pix.
x 324 pix.
= 269.892 Å		0.83 Å/pix.
x 324 pix.
= 269.892 Å

表面

投影像

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断面 (2/3)

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ボクセルのサイズX=Y=Z: 0.833 Å
密度

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)
表面レベル登録者による: 0.1
最小 - 最大-1.3843435 - 2.18983
平均 (標準偏差)0.0023942278 (±0.0397503)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ324324324
Spacing324324324
セルA=B=C: 269.892 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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マスク #1

ファイルemd_44537_msk_1.map
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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追加マップ: Sharp map

ファイルemd_44537_additional_1.map
注釈Sharp map
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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ハーフマップ: Half map A

ファイルemd_44537_half_map_1.map
注釈Half map A
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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ハーフマップ: Half map B

ファイルemd_44537_half_map_2.map
注釈Half map B
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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試料の構成要素

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全体 : Human DNA polymerase theta helicase domain bound to stem-loop DNA...

全体名称: Human DNA polymerase theta helicase domain bound to stem-loop DNA with microhomology in the 3' overhang
要素
  • 複合体: Human DNA polymerase theta helicase domain bound to stem-loop DNA with microhomology in the 3' overhang
    • 複合体: Human DNA polymerase theta helicase domain
      • タンパク質・ペプチド: DNA polymerase theta
    • 複合体: Stem-loop DNA with microhomology in the 3' overhang
      • DNA: Stem-loop DNA with microhomology in the 3' overhang

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超分子 #1: Human DNA polymerase theta helicase domain bound to stem-loop DNA...

超分子名称: Human DNA polymerase theta helicase domain bound to stem-loop DNA with microhomology in the 3' overhang
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: all
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 20 KDa

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超分子 #2: Human DNA polymerase theta helicase domain

超分子名称: Human DNA polymerase theta helicase domain / タイプ: complex / ID: 2 / 親要素: 1 / 含まれる分子: #1
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)

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超分子 #3: Stem-loop DNA with microhomology in the 3' overhang

超分子名称: Stem-loop DNA with microhomology in the 3' overhang / タイプ: complex / ID: 3 / 親要素: 1 / 含まれる分子: #2
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)

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分子 #1: DNA polymerase theta

分子名称: DNA polymerase theta / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 2 / 光学異性体: LEVO / EC番号: DNA helicase
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 99.671344 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
配列文字列: NLLRRSGKRR RSESGSDSFS GSGGDSSASP QFLSGSVLSP PPGLGRCLKA AAAGECKPTV PDYERDKLLL ANWGLPKAVL EKYHSFGVK KMFEWQAECL LLGQVLEGKN LVYSAPTSAG KTLVAELLIL KRVLEMRKKA LFILPFVSVA KEKKYYLQSL F QEVGIKVD ...文字列:
NLLRRSGKRR RSESGSDSFS GSGGDSSASP QFLSGSVLSP PPGLGRCLKA AAAGECKPTV PDYERDKLLL ANWGLPKAVL EKYHSFGVK KMFEWQAECL LLGQVLEGKN LVYSAPTSAG KTLVAELLIL KRVLEMRKKA LFILPFVSVA KEKKYYLQSL F QEVGIKVD GYMGSTSPSR HFSSLDIAVC TIERANGLIN RLIEENKMDL LGMVVVDELH MLGDSHRGYL LELLLTKICY IT RKSASCQ ADLASSLSNA VQIVGMSATL PNLELVASWL NAELYHTDFR PVPLLESVKV GNSIYDSSMK LVREFEPMLQ VKG DEDHVV SLCYETICDN HSVLLFCPSK KWCEKLADII AREFYNLHHQ AEGLVKPSEC PPVILEQKEL LEVMDQLRRL PSGL DSVLQ KTVPWGVAFH HAGLTFEERD IIEGAFRQGL IRVLAATSTL SSGVNLPARR VIIRTPIFGG RPLDILTYKQ MVGRA GRKG VDTVGESILI CKNSEKSKGI ALLQGSLKPV RSCLQRREGE EVTGSMIRAI LEIIVGGVAS TSQDMHTYAA CTFLAA SMK EGKQGIQRNQ ESVQLGAIEA CVMWLLENEF IQSTEASDGT EGKVYHPTHL GSATLSSSLS PADTLDIFAD LQRAMKG FV LENDLHILYL VTPMFEDWTT IDWYRFFCLW EKLPTSMKRV AELVGVEEGF LARCVKGKVV ARTERQHRQM AIHKRFFT S LVLLDLISEV PLREINQKYG CNRGQIQSLQ QSAAVYAGMI TVFSNRLGWH NMELLLSQFQ KRLTFGIQRE LCDLVRVSL LNAQRARVLY ASGFHTVADL ARANIVEVEV ILKNAVPFKS ARKAVDEEEE AVEERRNMRT IWVTGRKGLT EREAAALIVE EARMILQQD LVEM

UniProtKB: DNA polymerase theta

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分子 #2: Stem-loop DNA with microhomology in the 3' overhang

分子名称: Stem-loop DNA with microhomology in the 3' overhang / タイプ: dna / ID: 2 / コピー数: 2 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: synthetic construct (人工物)
分子量理論値: 17.264012 KDa
配列文字列: (DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT) (DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DC)(DA)(DC)(DT) (DG)(DT)(DG)(DA)(DG)(DC)(DT)(DT)(DA) (DG)(DC)(DG)(DT)(DT)(DA)(DG)(DA)(DG)(DT) (DA) (DG)(DG)(DT)(DT)(DT) ...文字列:
(DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT) (DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DC)(DA)(DC)(DT) (DG)(DT)(DG)(DA)(DG)(DC)(DT)(DT)(DA) (DG)(DC)(DG)(DT)(DT)(DA)(DG)(DA)(DG)(DT) (DA) (DG)(DG)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT) (DT)(DG)(DC)(DC)(DC)(DG)(DG)(DG)

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実験情報

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構造解析

手法クライオ電子顕微鏡法
解析単粒子再構成法
試料の集合状態particle

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試料調製

濃度1.25 mg/mL
緩衝液pH: 7.5
構成要素:
濃度名称式
10.0 mMHepes-NaOH
100.0 mMSodium chlorideNaCl
0.5 mMTCEP
グリッドモデル: Quantifoil R1.2/1.3 / 材質: COPPER / メッシュ: 300 / 支持フィルム - 材質: CARBON / 支持フィルム - トポロジー: HOLEY / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE / 前処理 - 時間: 30 sec.
詳細: Grids were glow discharged under vacuum for 30 s at 15 mA in a Pelco easiGlow 91000 Glow Discharge Cleaning System.
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 95 % / チャンバー内温度: 277 K / 装置: HOMEMADE PLUNGER
詳細: 3 microliters of sample was applied to the surface of the grid, blotted for 2 seconds after the liquid spot on the filter paper stopped spreading, and the grid was plunged into a liquid ...詳細: 3 microliters of sample was applied to the surface of the grid, blotted for 2 seconds after the liquid spot on the filter paper stopped spreading, and the grid was plunged into a liquid ethane bath cooled by liquid nitrogen..
詳細We added 2X pre-annealed DNA to the protein, lowered the NaCl concentration to 100 mM, and purified the DNA-bound complex by SEC.

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TITAN KRIOS
温度最低: 70.0 K / 最高: 77.0 K
特殊光学系エネルギーフィルター - スリット幅: 20 eV
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
デジタル化 - サイズ - 横: 5760 pixel / デジタル化 - サイズ - 縦: 4092 pixel / 撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 12440 / 平均露光時間: 1.4 sec. / 平均電子線量: 50.0 e/Å2
電子線加速電圧: 300 kV / 電子線源: FIELD EMISSION GUN
電子光学系C2レンズ絞り径: 150.0 µm / 最大 デフォーカス（補正後）: 2.5 µm / 最小 デフォーカス（補正後）: 0.3 µm / 倍率（補正後）: 60024 / 照射モード: FLOOD BEAM / 撮影モード: BRIGHT FIELD / Cs: 2.7 mm / 最大 デフォーカス（公称値）: 1.0 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 1.0 µm / 倍率（公称値）: 105000
試料ステージ試料ホルダーモデル: FEI TITAN KRIOS AUTOGRID HOLDER
ホルダー冷却材: NITROGEN
実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

粒子像選択選択した数: 5424691
初期モデルモデルのタイプ: PDB ENTRY
PDBモデル - PDB ID:

5a9j


詳細: 2P6R was also used for DNA
最終 再構成想定した対称性 - 点群: C1 (非対称) / アルゴリズム: FOURIER SPACE / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.5 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 4.3)
詳細: Non-uniform refinement and local filtering by resolution
使用した粒子像数: 107353
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 4.3) / 詳細: Ab-initio
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 4.3) / 詳細: Non-uniform refinement
最終 3次元分類ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 4.3)
FSC曲線 (解像度の算出)

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原子モデル構築 1

初期モデル
PDB IDChain詳細

5a9j

chain_id: A, residue_range: 67-892, source_name: PDB, initial_model_type: experimental modelProtein

2p6r

chain_id: X, residue_range: 6-19, source_name: PDB, initial_model_type: experimental modelDNA
詳細We modeled DNA bases into sharpened density when possible. We modeled the DNA backbone into locally filtered density in low resolution areas.
精密化空間: REAL / プロトコル: FLEXIBLE FIT / 温度因子: 67.19
当てはまり具合の基準: Cross-correlation coefficient
得られたモデル

PDB-9bh9:
Human DNA polymerase theta helicase domain dimer bound to DNA in the microhomology aligning conformation

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万見について

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お知らせ

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2022年2月9日: EMDBエントリの付随情報ファイルのフォーマットが新しくなりました

EMDBエントリの付随情報ファイルのフォーマットが新しくなりました

  • EMDBのヘッダファイルのバージョン3が、公式のフォーマットとなりました。
  • これまでは公式だったバージョン1.9は、アーカイブから削除されます。

関連情報:EMDBヘッダ

外部リンク:wwPDBはEMDBデータモデルのバージョン3へ移行します

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2020年8月12日: 新型コロナ情報

新型コロナ情報

URL: https://pdbj.org/emnavi/covid19.php

新ページ: EM Navigatorに新型コロナウイルスの特設ページを開設しました。

関連情報:Covid-19情報 / 2020年3月5日: 新型コロナウイルスの構造データ

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2020年3月5日: 新型コロナウイルスの構造データ

新型コロナウイルスの構造データ

関連情報:万見生物種 / 2020年8月12日: 新型コロナ情報

外部リンク:COVID-19特集ページ - PDBj / 今月の分子2020年2月：コロナウイルスプロテーアーゼ

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2019年1月31日: EMDBのIDの桁数の変更

EMDBのIDの桁数の変更

  • EMDBエントリに付与されているアクセスコード(EMDB-ID)は4桁の数字(例、EMD-1234)でしたが、間もなく枯渇します。これまでの4桁のID番号は4桁のまま変更されませんが、4桁の数字を使い切った後に発行されるIDは5桁以上の数字(例、EMD-12345)になります。5桁のIDは2019年の春頃から発行される見通しです。
  • EM Navigator/万見では、接頭語「EMD-」は省略されています。

関連情報:Q: 「EMD」とは何ですか？ / 万見/EM NavigatorにおけるID/アクセスコードの表記

外部リンク:EMDB Accession Codes are Changing Soon! / PDBjへお問い合わせ

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2017年7月12日: PDB大規模アップデート

PDB大規模アップデート

  • 新バージョンのPDBx/mmCIF辞書形式に基づくデータがリリースされました。
  • 今回の更新はバージョン番号が4から5になる大規模なもので、全エントリデータの書き換えが行われる「Remediation」というアップデートに該当します。
  • このバージョンアップで、電子顕微鏡の実験手法に関する多くの項目の書式が改定されました(例：em_softwareなど)。
  • EM NavigatorとYorodumiでも、この改定に基づいた表示内容になります。

外部リンク:wwPDB Remediation / OneDepデータ基準に準拠した、より強化された内容のモデル構造ファイルが、PDBアーカイブで公開されました。

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万見 (Yorodumi)

幾万の構造データを、幾万の視点から

  • 万見(Yorodumi)は、EMDB/PDB/SASBDBなどの構造データを閲覧するためのページです。
  • EM Navigatorの詳細ページの後継、Omokage検索のフロントエンドも兼ねています。

関連情報:EMDB / PDB / SASBDB / 3つのデータバンクの比較 / 万見検索 / 2016年8月31日: 新しいEM Navigatorと万見 / 万見文献 / Jmol/JSmol / 機能・相同性情報 / 新しいEM Navigatorと万見の変更点

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